Мобильная многоканальная система регистрации и анализа динамических процессов

Внедрение: 2019 г.

С целью исследования вибронагруженности несущей конструкции и ходовой части, а также плавности хода грузового автомобильного транспорта в реальных условиях эксплуатации специалистами Сибирского государственного университета науки и технологии была разработана мобильная многоканальная система регистрации и анализа динамических процессов [1]. 

Система включает в себя: 

• первичные преобразователи – датчики; 
• блок коммутации; 
• фильтр низких частот (ФНЧ); 
• внешний модуль АЦП E14-140-M; 
• кабель-фильтр LTR-CMF1A; 
• энергонезависимый персональный компьютер типа «ноутбук» (ПК); 
• системное программное обеспечение (ПО); 
• специализированное прикладное программное обеспечение. 

Для построения недорогой многоканальной системы сбора и регистрации динамических процессов использовался ПК с аккумуляторной батарей повышенной емкости и внешний модуль АЦП E14-140-M.

Сигнальные провода датчиков измерения подключаются к входному разъему аналоговых сигналов данного модуля при помощи кабеля – фильтра LTR-CMF1A и блока коммутации. Фильтр LTR-CMF1A является оборудованием, которое применяется для подавления синфазных импульсных помех и повышения помехозащищённости и электросовместимости используемых устройств. 

C использованием современных алгоритмов и математического обеспечения были разработаны программы, выполняющие следующие операции: 

• калибровка датчиков в полевых условиях; 
• цифровая фильтрация (ФНЧ, полосовой фильтр); 
• амплитудно-статистический анализ; 
• построение функций распределения и плотности вероятности; 
• весовое (оконное) взвешивание; 
• спектральный анализ (с использованием алгоритма быстрого преобразования Фурье); 
• идентификация источников колебаний и собственных частот.

Мобильная система регистрации и анализа динамических процессов была настроена и протестирована в лабораторных условиях.  В режиме опытной эксплуатации проведены экспериментальные исследования вибронагруженности несущей конструкции и ходовой части грузового автомобиля в реальных дорожных условиях. 
Во время движения грузового автомобиля с установленными датчиками на оси осуществляется непрерывное измерение осевых нагрузок, которые передаются в мобильную систему сбора и регистрации динамических процессов. Данная система преобразует аналоговые сигналы в цифровую форму и записывает их на носитель ПК (рисунок 1):

Рисунок 1. Схема мобильной системы сбора и регистрации динамических осевых нагрузок ТС.

На рисунке 2 приведен типичный фрагмент зарегистрированного во время испытаний динамического процесса (осевые нагрузки) и соответствующие ему спектральные плотности мощности, полученные по результатам обработки экспериментальных данных и расчетным путем.

Рисунок 2. Типичный процесс осевых нагрузок грузового автомобиля и спектральные плотности мощности.

Полученные экспериментальные данные и результаты расчета подтвердили заявленные характеристики используемой системы.  Использование современной цифровой системы позволило повысить точность измерений и расширить функциональные возможности обработки исследуемых сигналов.

Источник:

Федченко В.Б., Хакимов Э.Ф., Литвинова М.М. Мобильная многоканальная система регистрации и анализа динамических процессов // Технические науки: проблемы и решения. Сборник статей по материалам XIX международной научно-практической конференции. – Москва, изд. "Интернаука". – 2019. – № 1(17). – С. 96–101.

Разработчик: Федченко В.Б., Хакимов Э.Ф., Литвинова М.М. (СибГУ им. М.Ф. Решетнева)